摘要:模糊综合评判法是近几年来应用较为广泛的一种安全评价方法,其主要原理是在对风险性进行详细分析的基础上,运用模糊数学的理论与方法,将人们的认知和因素本身之中存在的不确定性进行模糊化处理,从而较为直观地反映各种因素在风险评估中的作用。 |
1、雷击风险评估概念
1.1雷击风险R的一般定义
R表示某个防雷对象、在某一地区、平均在某一时间段内、在某种防雷系统之下,因雷击造成的损失。如有多种互不相干的风险存在,则R=∑RX。
1.2 雷击风险评估基本要求
对人身、历史文物和社会安全系统∑RX≦Rc Rc——可容忍雷击风险率。对不会引起人身危害、历史文物和社会安全系统损失的设备、服务管线,可进行技术经济比比较。
1.3 IEC62305方法
雷击风险的基本关系:R=N•P•L
N——防雷对象的年雷击次数,
P——雷击损坏的概率,
L——雷击损坏后果。
实际上具体防雷对象发生首次雷击损坏的时间有迟有早,平均可能时间为1/NP。
IEC62305方法建立在上述基本关系上,将可能涉及的全部雷击风险分量和来源扼要地归纳为一个4x8矩阵。然后又将各种各样的影响因素进行归纳分类,分别赋于分量的几个参数:
⑴影响N因素——当地雷电活动强度、地理和环境因素,建构筑物和外接服务管线的类型和尺寸;
⑵影响P因素——各种保护措施的保护特性和参数,被保护设备的冲击耐受水平;
⑶影响L的因素——建筑构物、内部物体的燃烧、爆炸特性,防火的措施。这些因素有些可能减轻损失,有些可能加剧损失。
IEC方法的架构合理,考虑全面、仔细,能反映不同雷害来源、不同因素的影响,可以看到各个雷击风险分量,进而视不同雷击风险分量的大小采取不同的对策,针对性较好,也可做经济比较。缺点一是比较复杂,但编程并不难;二是雷害损失因素和可接受风险值难定;三是区别直击-反击和感应、侵入波的危害程度上不够,对雷击损坏后果的考虑不够;四对雷电自身的物理属性及潜在危害程考虑不够等。
2、模糊综合评判
我国防雷工程发展到现在要进一步提高,需要在国际防雷风险评估研究的基础上,结合我国国情,参考我国有关行业的经验,大力开展自己的雷击风险的工程评估和研究,逐步但是要尽快推行全面雷击风险评估,使其成为统筹、指导防雷工程,提升防雷工程的科学性,加强防雷管理。作为雷击的对象,所遵循的规律有着不同于一般技术科学的特点。它既不具有完全的确定性,又不是完全随机的,而是兼有确定性和随机性的双重特性。
评估要求越精确,方法就越复杂,工程上执行就越难。要在理论性和工程性,精确性和实用性之间找到平衡是很难的。近年来,防雷技术界在防雷方案评选和雷击风险评估方面是深化和实用化并行,工程上则一直在寻求一种实际可行的防雷方案评选和简化的雷击风险评估的方法。要使评估结果较为可靠地反映出区域雷击风险的状况,就必须解决由影响因素的不确定而导致评估过程中产生的模糊性。
模糊综合评判法是近几年来应用较为广泛的一种安全评价方法,其主要原理是在对风险性进行详细分析的基础上,运用模糊数学的理论与方法,将人们的认知和因素本身之中存在的不确定性进行模糊化处理,从而较为直观地反映各种因素在风险评估中的作用。由于系统被雷击状态的模糊性的客观事实,采用模糊评判法可以较为完善地解决雷击风险评估过程中存在的不确定性,使得评价中的数据易于测取,因此模糊评判法可应用于雷击风险评估。
系统雷击风险模糊综合评价方法可分为几个步骤:(1)根据具体的待评价系统,确定系统雷击的影响因素,并在此基础上建立系统评价的指标集;(2)确定各指标的无量纲特征值和各指标相对于上一级指标的权重;(3)选择综合评价模型,模糊综合评价中使用较多的为加权平均模型,即:
其中:wi为各指标的权重,且
ri为各指标的无量纲特征值对系统进行综合评价,根据评价指标集层次,逐级求和,最后得出评价结果。
通过对我国地理位置参数、雷暴活动、气候条件、地质环境特征、有关雷击灾害统计资料的分析,再结合行业标准《通信局(站)防雷接地设计规范》YD5098-2005,《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》(QX-2000),地方标准《雷电灾害风险评估技术规范》(DB50/214-2006),国家标准《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94,2000)、《建筑物电子信息防雷设计规范》(GB50343-2004),国际标准《通信局站雷电损坏危险的评估》(ITUK.39),国际标准《雷电防护第2部分:风险管理》(IEC62305-2)的技术脉络等有关规范涉及雷电风险评估内容的基础上。采用模糊综合评判法,可以建立通信系统雷击风险综合评估指标体系。
3、综合评估指标因素集的构建
3.1编制依据
评估指标体系的构建,就是最大限度地确定雷电导致区域内承灾体存在风险的各种因素,以及各种影响因素之间的相互作用。因此,构建通信系统雷击风险评估指标体系或确定风险的各种因素是风险评估的首要工作。风险评估的核心问题是建立评估指标体系问题,评估指标体系的构建是否科学、合理,直接关系到评估的信度和效度。由于认知上的差异,不同的方法所建立的评估指标体系会有所差别,而且随着时间的推移和人们对于有关问题认识的不断深化,评估的信度和效度会愈来愈高。
根据现行雷灾统计,对雷灾进行分类和分级,考虑通信系统雷灾的主要影响因素,忽略次要因素,通过对年雷击危险度等级,雷击损坏后果,风险抵御能力三方面的分析,构建了如图1、图2、图3、图4所示的雷灾风险综合评估指标因素集。
3.2雷击危险度
雷击危险度等级是指雷击产生潜在危害程度的级别,选用区域雷击密度、最大雷电流强度、地形地貌和地质结构作为雷击危险度因子。
3.3雷击损坏后果
在雷击灾害的定义中,人的生命和财产遭受了雷击危害,生产和生活活动受到了阻滞,资源和环境受到了破坏。将受危害的人的生命、财产、生产及生活活动、资源和环境称为承灾体。在有可能发生雷击灾害的区域内,还没有发生之前,区域内的生命、财产、生产及生活活动、资源和环境称为势承灾体。雷击防护是以提供势承灾体安全的各种防雷措施。雷击损坏后果是指区域内势承灾体因雷击可能引起的各种损失,我们把势承灾体的雷击损坏后果(程度)作为雷击风险评估的一级指标。一级指标下又分三个二级指标。选用承灾体的属性、承灾体附近人口密度和环境影响作为雷击损坏后果程度因子。
3.4风险抵御能力
风险抵御能力是指雷击区域内,势承灾体自身具备一定的抵御能力或提供势承灾体安全的各种防雷措施,降低雷击的风险程度,我们把势承灾体的风险抵御能力作为雷击风险评估的一级指标。一级指标下又分三个二级指标,选用防直接雷、防感应雷击(含过电压、电磁脉冲辐射)、防雷设施检测管理维护作为雷击风险抵御能力因子。
4、综合评估等级划分
雷击风险综合评估采用定量指标与定性指标相结合的方法,考虑到定性指标存在一定的模糊性,因此,其等级划分采用等级制,将雷击风险划分为5个等级,如表1所示。
5、评估指标参数的处理
5.1特征值确定
在所建立的综合评估指标体系中,有些属于定量指标,有些属于定性指标。对于定量指标,可以直接使用指标作为特征值。但是对于定性指标来说,为了使其更好地参与评估,提高评估过程的直观性,需要对其进行定量化处理。定性指标特征值的确定可以对顶上指标最有利于时的值为1,最不利时为0,确定一个评价范围[0,1],然后需可根据石化系统雷击灾害统计资料进行的统计分析,经集值统计就可以求得各定性指标的无量纲特征值。
5.2特征值无量纲处理
评价指标确定后,通过查找统计资料或推导计算确定指标的属性值。但由于各指标的含义不同,造成各指标的量纲各异,因此,即使各指标都定量化了,也不能够直接进行计算。必须对指标进行标准化(无量纲化)处理,统一变化到[0,1]范围。可以采用三个公式进行无量纲化。
5.3权重的确定
权重的处理同样可以采用集值统计方法来确定,在得到指标权重均值后,再对其进行规一化。
6、具多级模糊综合评估模型
由于评估因素体系是多层次结构,因此要采用多级综合评判模型进行评估。
责任编辑:kelly